CN105026781B - Awd车辆的液压盘式离合器 - Google Patents

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Abstract

一种AWD车辆的液压盘式离合器(4)，该离合器具有用于向所述离合器的盘式组件(12)供应冷却润滑油的装置，所述装置包括用于任意切断所述供应的截止阀(32)，所述截止阀(32)包括可轴向移动的滑阀(42)，所述滑阀(42)设置有用于与离合器壳体内的阀座(45)配合的横向的阀凸缘(44)，所述滑阀在闭合方向上通过弹簧弹力驱动，在打开方向上通过液压控制的球体(47)驱动，所述球体(47)具有在密封的球座(51)上的驱动端位置。

Description

AWD车辆的液压盘式离合器
技术领域
本发明涉及全轮驱动(AWD)车辆的液压盘式离合器中的截止阀，所述离合器具有用于向所述离合器的盘式组件供应冷却润滑油的装置，所述装置包括用于任意切断所述供应的截止阀。
背景技术
在本领域众所周知，AWD(All Whell Drive,全轮驱动)车辆可设置有至少一个用于将驱动转矩从车辆发动机分配给所有车辆车轮的液压盘式离合器。特别地，这样的离合器可设置在前桥和后桥车轮之间的传动系中，通常来说在后桥差速器附近。
有时，在FWD(Forward Wheel Drive，前轮驱动)模式下使用AWD车辆是合适的，在这种情况下，离合器是分离的，也就是离合器的盘体是彼此分离的。
通过在离合器分离模式下操作车辆，车辆中的回转质量减少，导致较低的燃料消耗。
在实际情况下，可能包括一个或者两个锥齿轮传动装置的车辆的传动轴在一端具有液压盘式离合器，在另一端具有简单的离合器，例如齿式离合器。在分离模式下，为了得到希望的效果，这两个离合器必须是分离的。
WO 2011/043722公开了一种泵驱动系统，在这样的系统中液压油向离合器活塞的供应通过泵的旋转速度控制。
为在分离模式下获得希望的结果，通过去除冷却润滑油来降低离合器的盘式组件内的阻力矩可能是重要的，所述冷却润滑油在连接模式下供应给所述盘式组件。
重力润滑系统可以使用，该种重力润滑系统可以包括用于冷却润滑油的侧容器，所述冷却润滑油通过重力供应给所述盘式组件，并通过旋转的所述盘式组件的部件产生的力返回侧容器。
设置截止阀，用于在分离模式下切断油的供应并在连接模式下恢复油的供应。所述恢复通过控制离合器的液压激活。
普通滑阀作为截止阀使用具有一些缺点，这些缺点也适用于截止阀的二次使用，也就是在通常的AWD离合器系统中不具有任何分离/连接功能。在这样的离合器的备用模式下，由于油液从离合器旋转的部件中飞溅，对减少或者消除阻力损失是有利的。
普通滑阀具有一定的行程和面积，这意味着流向离合器的控制油液中的一定量的油液被分流到截止阀，这在从分离模式到连接模式或者从备用模式到转矩传递模式转换时对离合器的反应时间产生了负面影响。
一定的液体压力必须到达以激活和移动普通滑阀抵消密封件和复位弹簧的作用力。在滑阀中，密封件主要用于阻止在中间和高压范围(在该范围，AWD模式中响应时间受到影响)油的泄露。密封件的摩擦力使复位弹簧弹力需具有较高的弹力，这意味着最小压力升高有两个原因。高的最小压力等级将以消极的方式限制离合器的最低可能转矩转换。
由于密封件制造的难度，滑阀的直径不能太小，因为摩擦力将相应的很高，这将成为上述所提到的油耗的缺点。
发明内容
相应地，本发明的主要目的是提供一种不具有所提到的和其他缺点的截止阀。
根据本发明该目的是如此实现的，截止阀包括可轴向移动的滑阀，所述滑阀设置有用于与固定的阀座配合的横向的阀凸缘，滑阀在闭合方向上通过弹簧弹力驱动，在打开方向上通过液压控制的球体驱动，所述球体具有在密封的球座上的驱动端位置。
在具体实施方式中，滑阀可具有用于与所述球体接合的控制销。
可设置在轴向方向上作用于所述滑阀的压缩弹簧。
所述球座优选设置在球笼内，所述球笼螺纹接合在壳体孔内，在该壳体孔内设置有所述滑阀。所述控制销可延伸到所述球笼内。所述球笼可设置有用于将所述球体约束在所述球笼内的止动环。
对着所述控制销的所述球体能够由经过壳体孔的液压驱动。
附图说明
下面将参考附图对本发明进行更详细地描述，其中
图1是具有AWD车辆的分离的离合器的后桥结构的第一个实施方式的示意图；
图2是第二个实施方式的相应的视图；
图3显示了设置有截止阀的离合器的液压系统图；
图4是具有根据本发明的截止阀的AWD离合器的部分剖面图，截止阀处于闭合位置；和
图5是阀门处于打开位置的同一剖面图。
具体实施方式
在本领域，AWD(All Whell Drive,全轮驱动)车辆的驱动系统是众所周知的。在WO2011/043722中显示了典型的示例。这样的系统包括发动机、具有差速器的前桥、中间轴或万向轴、以及具有差速器的后桥。为了根据驾驶状况使扭矩不仅分配至前桥而且分配至后桥，电控湿式盘式离合器设置在后桥的传动系中，通常位于中间轴或者靠近后差速器。该湿式盘式离合器将在下面进一步描述。
图1和图2显示了用于AWD车辆的后桥结构的两个实施方式。
图1中显示的第一个实施方式包括中间轴1、后桥2(半桥2A和2B)、后差速器3和湿式盘式离合器4。离合器4在环形齿轮3A和差速器3的壳体之间围绕第一后半桥2A可运转地设置。
图2中显示的第二个实施方式包括相同的部件1-4，但是该实施方式中离合器4位于第一后半桥2A上，提供和第一个实施方式相同的效果。
在AWD车辆中其他实施方式当然也是可能的。
当希望在AWD模式下驱动车辆时，离合器4的功能在别处被描述，例如在所提到的WO 2011/043722中。
当需要以FWD(Forward Wheel Drive，前轮驱动)模式驱动AWD车辆时，盘式离合器4是分离的，也就是说为了阻止盘体传递任何转矩，离合器的盘体是分开的。离合器4可以说是在分离模式下。为了提高分离效果，在离合器4中提供的用于润滑和冷却离合器的盘体的油通常可从该离合器中去除。为了降低中间传动轴1的回转质量的加速度以及消除在轴承和密封件中的阻力矩，为此可设置离合器装置(优选靠近前桥离合器)，以在车辆的FWD模式下，使得中间轴1停止。
当车辆的AWD模式恢复时，要求盘式离合器4在0.4-0.5秒或更少时间内完全可操作，也就是离合器的盘体彼此连接。
图3是用于驱动或控制盘式离合器4的液压装置的整体图解。驱动装置完整的说明参照WO 2011/043722。
离合器包括通过容纳于液压缸14内的活塞13驱动的盘体组件12。活塞13具有活塞杆13’，当活塞13通过液压驱动时，盘体组件12的盘体将彼此连接，并建立与盘体所连接的两轴之间的驱动连接。当活塞上液压减小时，压缩型复位弹簧15使得活塞13返回它的初始位置。
电伺服电机16通过驱动轴18驱动伺服泵17，该驱动轴18还驱动离心调节器19。离心调节器19的位置控制压力溢流阀20的位置和流量。
用于液压驱动系统的液压油容纳在容器21内。液压油通过液压管22被抽吸到泵17内，并且由此通过主液压管23输送至液压缸14。根据离心调节器19和压力溢流阀20的位置，部分、有时是全部液压流体通过液压管24和溢流阀20并返回到容器21。结果是输送到液压缸14的液压驱动压力通过离心调节器19控制。
通过设置压力溢流阀20，使得多余的油溢流返回容器21，伺服电机16可以持续运行，由此当需要时可以具有非常短的反应时间在系统中建立压力，因为伺服电机16已经在运行，因此较少的能量将花费于加速旋转部件。
在正常的操作条件下，当不需要使离合器4接合时，伺服电机16以低于压力溢流阀20关闭时的旋转速度运行。当需要接合离合器4时，也就是为驱动活塞13，供给伺服电机16高电流/电压，驱动轴18的速度将升高，由此溢流阀20将通过离心调节器19关闭。相反地，如果电机驱动轴18的转动速度降低，溢流阀20将打开。
这个系统可以被称作泵驱动系统，与蓄能器系统相反。在这个系统中，控制驱动压力通过泵产生和输送，然而在蓄能器系统中控制驱动压力从蓄能器中输送，该蓄能器由泵充能。
当车辆的FWD模式需要完成时，或者通过驾驶员随意，或者通过车辆中的软件，液压缸14内的液压降低，使得复位弹簧15通过分离盘体组件12断开离合器4。
正如已经说明的，在如所述的分离后，离合器4的操作条件应非常迅速的恢复，在0.4-0.5秒或更少的时间内。
在如所描述的通常的泵驱动系统中，在分离以后达到要求的连接时间是困难的，即使泵的排量相比正常操作需要提升了几倍。
低连接时间的问题可通过在如下所述的连接过程中减少活塞有效面积解决。
二位三通电磁换向阀25设置在从主液压管23到活塞13后面的液压缸14的密闭腔室之间的液压管23A上。阀25具有电磁线圈26和压缩弹簧27，所述电磁线圈26用于阀25向图中的左侧可操作的移动，所述压缩弹簧27用于阀的复位运动。在图中阀25是在离合器4的AWD操作中设定的正常或者空闲位置，电磁线圈26通电以在分离模式后用于获得连接模式。在这个位置，液压油通过管路23输送至活塞13的前侧，并且通过管路23A输送至活塞13的后侧。由于活塞13后侧的活塞杆13’的存在，相比正常的AWD操作中的活塞13的面积，有效活塞面积大约为15％。较小的面积，在连接模式下需要的液压油的量将大大地减少，并且活塞将更快地移动到离合器4中的盘体12之间的“接触点(kiss point)”。并且，调节压力将会更高，为最大压力的30-80％，因此压力/转矩的比例精度将会如所期望的更高。
在连接模式下，在活塞13向图中的右侧移动过程中，液压油将从活塞的后侧转移到前侧，这是通过图3中管路23和23A之间的单向阀28进行的。然而，为了获得油流量的最小限制，优选在活塞13自身设置一个或更多个单向阀。
在图3所示的阀的位置，活塞13后侧的液压油通过阀25被排到容器21内。
图示的离合器4可以设置重力润滑系统。为了冷却和润滑离合器4的盘体12，在操作过程中液压油可通过重力从液压侧容器29经过管路30输送。通过在离合器4中的转动部件产生的力，油将通过管路31被压回侧容器29。在离合器4分离模式下，为了减少来自离合器内的油的阻力矩，管路30上设置有截止阀32以切断油从管路30的供应。这个阀32通过在管路23内且穿过管路33的液压和复位弹簧34操作。
本发明涉及截止阀32的设计。首先参照图4，图中显示了如图3所示的相同位置的阀，也就是通过弹簧弹力闭合，与离合器4的分离模式相一致。
图4的剖面图是从具有在上部的盘体组件12的离合器4的壳体的下部到右侧。
壳体的分隔空间40与侧容器29(图3)连通，因此容纳有液压油。为了供应冷却润滑油，孔41连接分隔空间40和盘体组件12。根据本发明，孔41可通过阀关闭与分隔空间40的连通，该阀对应于图3中的阀32。
该阀具有以滑阀42形式的阀门组件，在壳体内的阀孔43中可轴向移动。滑阀42具有横向的阀凸缘44，该阀凸缘44用于抵靠在壳体内的围绕孔41的阀座45上，使得阀凸缘44抵靠在阀座45上的作用力是通过弹簧弹力提供的，优选通过支撑在壳体上的压缩弹簧46，该弹簧46对应于图3中的弹簧34。
滑阀42克服弹簧46的弹力向图中左侧进行的使阀打开的移动是通过球体47驱动的。球体47可移动地设置在球笼48内，螺纹连接并密封地容纳在孔43中。球笼48具有用于滑阀42的控制销49与球体47接触的中心孔。为了使得球体47保持在球笼48内，后者在图中的右侧设置有止动环50。
球体47具有比球笼48的横截面直径略小的直径，并且当球体47向图中的左侧移动时抵靠在球笼48内的球座51上。
球体向图中的左侧移动是通过壳体孔52提供的油压控制的，该壳体孔52对应于与图3中的液压管33。
图5与图4相似，但显示了处于打开位置的截止阀，球体47在通过壳体孔52提供的油压的作用下与球座51接合，球体47将滑阀42推向图中的左侧以抵抗弹簧46的弹力，使得阀凸缘44从阀座45上抬起，建立壳体分隔空间40与连通至盘式组件12的壳体孔41之间的连接。
根据本发明的截止阀具有许多优点：
没有密封摩擦，这意味着复位弹簧46可以较弱，提供较小的反力，而且最小压力等级将会降低。
当阀Ⅰ打开并且球体到达其球座时，通过使用球体将获得渗漏系统。
保持球体的小直径，使得消耗控制量更多的减少，在实践中没有相关性。
在所附的权利要求的范围内变形是可能的，例如截止阀作为单独的实体设置在离合器自身外侧。
尽管对截止阀在AWD离合器的液压盘式离合器中的使用进行了显示和描述，截止阀在车辆的传动系的单元中用于供应冷却润滑油的其他类似应用是可以想象的，并且应当被看作包括在所附的权利要求的范围内。例如这样的其他单元是变速箱和主减速器。

Claims (7)

1.一种AWD车辆的液压盘式离合器，离合器具有用于从壳体分隔空间向所述离合器的盘式组件(12)供应冷却润滑油的装置(29-34)，所述装置包括用于任意切断所述供应的截止阀(32)，其特征在于，所述截止阀(32)包括可轴向移动的滑阀(42)，所述滑阀(42)设置有用于与固定的阀座(45)配合的横向的阀凸缘(44)，所述滑阀能够在闭合方向上通过弹簧弹力驱动，在打开方向上通过液压控制的球体(47)驱动，所述球体(47)具有在密封的球座(51)上的驱动端位置；其中，壳体孔(41)将所述壳体分隔空间与所述盘式组件(12)连接，以供应冷却润滑油，并且其中所述阀凸缘(44)从所述阀座(45)上抬起建立所述壳体分隔空间与连通至所述盘式组件(12)的所述壳体孔(41)之间的连接。
2.根据权利要求1所述的液压盘式离合器，其中，所述滑阀(42)具有用于与所述球体(47)接合的控制销(49)。
3.根据权利要求1所述的液压盘式离合器，其中，设置有在轴向方向作用于所述滑阀(42)的压缩弹簧(46)。
4.根据权利要求2所述的液压盘式离合器，其中，所述球座(51)设置在球笼(48)内，所述球笼(48)螺纹接合在阀孔(43)中，在所述阀孔(43)内设置有所述滑阀(42)。
5.根据权利要求4所述的液压盘式离合器，其中，所述控制销(49)延伸到所述球笼(48)内。
6.根据权利要求4所述的液压盘式离合器，其中，所述球笼(48)设置有用于将所述球体(47)约束在所述球笼内的止动环(50)。
7.根据权利要求5所述的液压盘式离合器，其中，与所述控制销(49)相对的所述球体(47)能够由经过壳体孔的液压来驱动。
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